超级电容器，也叫电化学电容器，是20世纪60年代开展起来的一种新式储能元件。1957年，美国的Becker首要提出了能够将电容器用作储能元件，具有接近于电池的能量密度。1962年，规范石油公司（SOHIO）出产了一种作业电压为6V、以碳资料作为电极的电容器。稍后，该技能被转让给NEC电气公司，该公司从1979年开端出产超级电容器，1983年首先推向市场。20世纪80年代以来，运用金属氧化物或氮化物作为电极活性物质的超级电容器，因其具有双电层电容所不具有的若干长处，现已引起宽广科研作业者极大爱好。
1超级电容器的储能原理
1.1双电层电容器的基本原理
双电层电容器的基本原理是运用电极和电解质之间构成的界面双电层来存储能量的一种新式电子元件。当电极和电解液触摸时，因为库仑力、分子间力或许原子间力的效果，使固液界面呈现安稳的、符号相反的两层电荷，称为界面双电层。这种电容器的储能是通过使电解质溶液进行电化学极化来完成的，并没有发生电化学反响，这种储能进程是可逆的。
1.2法拉第准电容器的基本原理
继双电层电容器后，又开展了法拉第准电容，简称准电容。该电容是在电极外表或体相中的二维或准二维空间上，电活性物质进行欠电位堆积，发生高度的化学吸脱附或氧化复原反响，发生与电极充电电位有关的电容。关于法拉第准电容，其贮存电荷的进程不只包含双电层上的存储，并且包含电解液中离子在电极活性物质中因为氧化复原反响而将电荷贮存于电极中。
2超级电容器的特性
超级电容器是介于传统物理电容器和电池之间的一种较佳的储能元件，其巨大的优越性表现为：①功率密度高。超级电容器的内阻很小，并且在电极/溶液界面和电极资料本体内均能完成电荷的快速贮存和开释。②充放电循环寿数长。超级电容器在充放电进程中没有发生电化学反响，其循环寿数可达万次以上。③充电时刻短。彻底充电只需数分钟。④完成高比功率和高比能量输出。⑤贮存寿数长。⑥牢靠性高。超级电容器作业中没有运动部件，保护作业很少。⑦环境温度对正常运用影响不大。超级电容器正常作业温度规模在-35～75℃。⑧能够恣意并联运用，添加电容量;若采纳均压后，还可串联运用，进步电压等级。
3超级电容器储能技能运用
超级电容器作为大功率物理二次电源，在国民经济各范畴用处非常广泛。各发达国家都把超级电容器的研讨列为国家重点战略研讨项目。1996年欧洲共同体拟定了超级电容器的开展方案，日本“新阳光方案”中列出了超级电容器的研制，美国动力部及国防部也拟定了开展超级电容器的研讨方案。我国国家863方案拟定了电动汽车严重专项（2001）超级电容器课题。以下介绍超级电容器储能技能的运用现状。
3.1电车电源
因为超级电容器具有非常高的功率密度，因而能够很好地满意电车在起动、加快、爬坡时对功率的需求，能够作为混合型电动车的加快或起动电源。美国通用汽车公司已将Maxwell Tech-nologies公司出产的Power Cache超级电容器组成并联混合电源体系和串联电源体系用在汽车上。文献［3］研讨标明，运用超级电容器与蓄电池并联作电源能够削减蓄电池的尺度、分量，并延伸蓄电池的运用寿数。
2004年7月，我国首辆超级电容器公交车及其快速充电候车站体系投入试运转。该体系处理了无轨电车带来的视觉污染、机动性差和规划难等问题，以零排放、低噪声的功用，改进了公交汽车尾气排放给城区带来的空气污染，并避免了传统蓄电池的二次污染，延伸了运用寿数。
3.2电子类电源
超级电容器不只能够用作光电功用电子手表和计算机存储器等小型设备的电源，并且还能够用在卫星上。卫星上运用的电源多是由太阳能与电池组成的混合电源，一旦装上了超级电容器，卫星的脉冲通讯才能定会得到改进。因为超级电容器具有快速充电的特性，关于像电动工具和玩具这些需求快速充电的设备来说，超级电容器无疑是一个很抱负的电源。文献［4］介绍了在移动通讯电源范畴，电化学双电层电容器因为具有高功率密度和低能量密度的特性，将首要用来与其他电源混合组成电源，一起还能够用于短时功率后备，用于保护存储器数据。文献［5］研讨了运用双电层电容器作为可植入医疗器械的救急电源，因为双电层电容器不需求过渡充放电保护电路以及运用寿数长，将代替传统电池。
3.3电力体系中的运用
高压变电站及开关站运用的绝大多数是电磁操动开关组织，专门配有电容储能式硅整流分合闸设备作为分合闸操作、操控、保护用的直流电源。可是，电容储能式装的电解电容容量有限、牢靠性差。文献［6］研讨标明，超级电容器确保了分闸能量供给的肯定牢靠，一起保留了传统电容储能式硅整流分合闸设备的长处。
UPS往往是在电网断电或电网电压瞬时下跌开始的几秒、几分钟起决定效果，蓄电池在这段时刻供给电能。因为蓄电池本身的缺陷（需定时保护、寿数短），使UPS在运转中需时刻留意蓄电池的状况。文献［7］研讨了在数据保护的备份体系中，需UPS供给的时刻相对较短，这时超级电容的优势尤为显着，其输出电流能够简直没有延时地上升到数百安培，并且充电速度快，能够在数分钟内完成能量存储，所以在下次电源毛病时又能够重用。虽然超级电容器的储能所能保持的时刻很短，但当储能时刻约在1min时，有无与伦比的优势，具有50万次循环和10a不需护理，使UPS真实完成免保护。
文献［8］提出了根据双电层电容储能的停止同步补偿器（STATCOM），可用来改进分布式体系的电压质量，特别是在300～500kW功率等级，将逐步代替传统的超导储能。经济方面，平等容量的双电层电容储能同超导储能设备费用相差无几，但双电层简直不需运转费用，而超导储能则需适当的制冷费用。
文献［9］介绍了超级电容器在光伏发电中的运用。超级电容器能够在仅高于其漏电流状况下充电，这一特性在与光伏发电中即便在阴天光伏电池也能对超级电容器充电，进步了光伏发电和弱小电流充电的有效性。
2005年，由中国科学院电工所承当的“863”项目“可再生动力发电用超级电容器储能体系要害技能研讨”通过专家检验。该项目完成了用于光伏发电体系的300Wh/1kW超级电容器储能体系的研讨开发。
变频调速器对电压非常灵敏，而因为电网各种毛病和操作会呈现瞬时低电压现象，运用超级电容器快速充放电的特性，能够完成变频器低电压的跨过，确保变频调速器的正常运转。
2005年美国加利福尼亚制作了一台450kW超级电容器储能设备，用以减小950kW风力发电机组向电网运送功率的动摇。在新加坡，ABB公司运用超级电容器储能的DVR设备安装在4MW的半导体工厂，该设备能够完成160ms的低电压跨过。
超级电容器单体的电压低，模块化的也不超越100V，不能直接用于电力体系。能够选用两种方法进步电压等级：将超级电容器直接串联进步电压等级;文献［10］将超级电容器模块衔接BoostDC/DC变换器，然后通过逆变器与电网衔接，为了完成更高的电压等级，还能够在逆变器与电网间参加升压变压器。第一种方法存在均压的问题，升压规模有限，一般选用第二种方法完成储能和供电。
现在，超级电容器大多用于高峰值功率、低容量的场合，跟着超级电容器资料的研制，功率密度和能量密度的不断进步，在电力体系中的运用规模将愈加宽广。
4运用中留意的问题
超级电容器具有固定的极性，在运用前应承认极性。超级电容器应在标称电压下运用：当电容器电压超越标称电压时会导致电解液分化，一起电容器会发热，容量下降，并且内阻添加，寿数缩短。超级电容器不行运用于高频率充放电的电路中，高频率的快速充放电会导致电容器内部发热，容量衰减，内阻添加，在某些情况下会导致电容器功用溃散。
当超级电容器进行串联运用时，存在单体间的电压均衡问题。单纯的串联会导致某个或几个单体电容器过压，然后损坏这些电容器，全体功用受到影响。
5结语
超级电容器的呈现，处理了动力体系的功率密度和能量密度之间的对立。跟着超级电容器的进一步开展，将替代当时电动汽车需频频充电和替换的蓄电池，并且家用储能超级电容器也有或许完成。太阳能、风能和燃料电池等无污染动力将贮存在超级电容器中，不断供给电能，不需求出资大的发电站，也不需求杂乱的运送电网，是一种运用再生动力和出资少的节能办法。
